Что заставляет зебр или тигров иметь определенный рисунок полос? Ученые более подробно изучили эти естественные рисунки и объединили ряд моделей в единое уравнение, чтобы определить, какие переменные контролируют образование полос у живых существ.
«Мы хотели очень простую модель в надежде, что она будет достаточно большой картиной, чтобы включить все эти различные объяснения», — сказал Том Хискок, один из исследователей, в пресс-релизе. «Теперь мы можем спросить, что общего между молекулярными, клеточными и механическими гипотезами о том, как живые существа ориентируют направления полос, что затем может подсказать вам, какие виды экспериментов будут (или не будут) различать их».
Полоски удивительно просто моделировать математически. Эти закономерности возникают, когда взаимодействующие вещества создают волны высокой и низкой концентрации, например, пигмента, химического вещества или типа клетки. Однако модель Тьюринга, объясняющая полосы, не объясняет, как они ориентируются в одном конкретном направлении.
В этом последнем исследовании ученые рассмотрели, почему полосы тигра горизонтальные. Они обнаружили, что на самом деле требуется лишь небольшое изменение модели, чтобы переключить полосы на вертикальные или горизонтальные. Исследователи не знают, как это переносится на живые существа.
В конечном итоге исследователи создали мастер-модель, которая предсказывает три основных возмущения, которые могут повлиять на ориентацию полос. Одно из них — изменение «градиента производства», которое будет представлять собой вещество, усиливающее плотность узора полос. Второе — изменение «градиента параметров», которое представляет собой вещество, изменяющее один из параметров, участвующих в формировании полосы. Последнее — физическое изменение направления молекулярного, клеточного или механического происхождения полосы.
Результаты основаны на теории, но их можно использовать для определения того, справедливы ли математические расчеты в живых системах.
Результаты опубликованы в журнале Cell Systems.